malloc内部原理
https://www.xiaolincoding.com/os/3_memory/malloc.html#linux-%E8%BF%9B%E7%A8%8B%E7%9A%84%E5%86%85%E5%AD%98%E5%88%86%E5%B8%83%E9%95%BF%E4%BB%80%E4%B9%88%E6%A0%B7
malloc分配内存原理 视频：https://www.bilibili.com/video/BV1JT421U7rP/?spm_id_from=333.337.search-card.all.click
brk的内部实现 视频：
https://www.bilibili.com/video/BV1xc411q7m9/?spm_id_from=333.337.search-card.all.click
malloc分配的流程：
https://www.bilibili.com/video/BV1RcVhzFEpF/?spm_id_from=333.1387.favlist.content.click&vd_source=0404d052110f319caf00323d54512b50
内存模型
进程的虚拟内存空间：（按逻辑单元划分）
（进程创建时分配虚拟内存空间，并初始化页表（每个进程的页表可以不同））
代码段，包括二进制可执行代码；
数据段，包括已初始化的静态常量和全局变量；
BSS 段，包括未初始化的静态变量和全局变量；
堆段，包括动态分配的内存，从低地址开始向上增长；
文件映射段，包括动态库、共享内存等，从低地址开始向上增长（跟硬件和内核版本有关 (opens new window)）；（分为文件映射如mmfile和匿名映射）
栈段，包括局部变量和函数调用的上下文等。栈的大小是固定的，一般是 8 MB。当然系统也提供了参数，以便我们自定义大小；
在这 6 个内存段中，堆和文件映射段的内存是动态分配的。比如说，使用 C 标准库的 malloc() 或者 mmap() ，就可以分别在堆和文件映射段动态分配内存。
PS：
文件映射：
最开始，操作系统仅为其分配虚拟地址空间，但尚未分配实际的物理内存页。
例如：执行 touch file1后，文件在虚拟地址空间中存在，但物理内存未被占用。
物理页按需分配：
首次读写文件时，触发 缺页中断（Page Fault），内核通过 shmem_fault函数分配物理页，并建立虚拟地址到物理页的映射。
匿名映射的使用场景：
延迟分配与缺页异常：匿名映射在建立之初，内核通常仅分配虚拟地址空间，物理页的分配会推迟到首次访问（读或写）并触发缺页异常时进行。
零页（Zero Page）优化：对于首次读取且未写入的私有匿名页，Linux内核会将其映射到一个全局的、全为零的零页，直到发生写操作才分配新的物理页（采用写时复制）。这节省了大量初始化为零的内存开销
段页结合的内存管理
如果我们将每个段看做一个单独的程序，则逻辑分段就相当于同时加载多个程序。
为了实现地址变换，系统为每个进程建立一张段表，而每个分段有一张页表（在一个进程中，段表只有一个，而页表可能有多个）。段表表项中至少包括段号、页表长度和页表起始地址，页表表项中至少包括页号和块号。此外，系统中还应有一个段表寄存器，指出作业的段表起始地址和段表长度。
在进行地址变换时，首先通过段表查到页表起始地址，然后通过页表找到页帧号，最后形成物理地址。如图所示，进行一次访问实际需要三次访问主存，这里同样可以使用快表以加快查找速度，其关键字由段号、页号组成，值是对应的页帧号和保护码。
TLB
内存换入换出
malloc() 分配的是虚拟内存。
如果分配后的虚拟内存没有被访问的话，虚拟内存是不会映射到物理内存的，这样就不会占用物理内存了。
只有在访问已分配的虚拟地址空间的时候，操作系统通过查找页表，发现虚拟内存对应的页没有在物理内存中，就会触发缺页中断，然后操作系统会建立虚拟内存和物理内存之间的映射关系。
换入：
需要注意的是，并非所有的缺页中断都涉及Swap机制。例如，当程序第一次访问一个已分配但尚未加载的代码段或数据文件时（即按需调页），也会发生缺页中断，此时数据是从原始程序文件或库文件中读入内存，而不是从Swap空间
换出后是存在硬盘的swap分区：
https://juejin.cn/post/7113143881004220452
https://www.sidney.wiki/system/1304
malloc分配内存的流程：
1.遍历fast_bins
2.遍历unsorted_list，查找合适size的chunk，如果找到则返回；否则，将这些chunk都归类放到smallbins和largebins里面
3.如果分配内存<512字节，则通过内存大小定位到smallbins对应的index上(floor(size/8))
如果smallbins[index]为空，进入步骤5
如果smallbins[index]非空，直接返回第一个chunk
4.如果分配内存>512字节，则定位到largebins对应的index上
如果largebins[index]为空，进入步骤5
如果largebins[index]非空，扫描链表，找到第一个大小最合适的chunk，如size=12.5K，则使用chunk B，剩下的0.5k放入unsorted_list中
5.index++从更大的链表中查找，直到找到合适大小的chunk为止，找到后将chunk拆分，并将剩余的加入到unsorted_list中
7.不足时切割top chunk
6.top chunk还不足，内存<128k，使用brk；内存>128k，使用mmap获取新内存